可靠性提升

 

　　led的可靠性由led芯片、熒光粉、硅膠、支架、金線等材料共同決定，其中led芯片產(chǎn)生的熱量如不能快速導(dǎo)出，將直接影響led芯片的結(jié)溫和熒光粉、硅膠的可靠性。目前熒光粉根據(jù)體系不同，耐高溫能力也有較大的差別，通常熒光粉在100-120℃以上開(kāi)始有衰減，因此如何降低LED芯片表面的溫度成為提高LED可靠性的關(guān)鍵因素。垂直結(jié)構(gòu)芯片能夠通過(guò)金屬襯底將熱量快速導(dǎo)出至支架中，芯片表面溫度較低，正裝芯片熱量通過(guò)藍(lán)寶石導(dǎo)出至支架中，由于藍(lán)寶石導(dǎo)熱率較低(約20W/mK)，熱量無(wú)法快速導(dǎo)出，逐漸累積，對(duì)熒光粉的可靠性影響較大。倒裝結(jié)構(gòu)的芯片的熱量絕大部分向下通過(guò)金凸點(diǎn)快速導(dǎo)入至硅基板(導(dǎo)熱率約120W/mK)中，再由硅基板導(dǎo)入支架中，而向上由于藍(lán)寶石導(dǎo)熱率低，只有小部分熱量積累在藍(lán)寶石中，實(shí)現(xiàn)熱(向下導(dǎo)出)和光的分離(向上射出)設(shè)計(jì)，同時(shí)藍(lán)寶石的表面溫度較低，可以延長(zhǎng)熒光粉的老化周期，大大提高LED的可靠性和壽命。同時(shí)，由于倒裝結(jié)構(gòu)的良好散熱設(shè)計(jì)，倒裝1W芯片可以具有更好的L-I線性關(guān)系(見(jiàn)圖3)和飽和電流容忍能力及大電流承受能力。倒裝1W功率芯片可支持長(zhǎng)期室溫780mA大電流老化。

 

　　LED倒裝芯片以其低電壓(3.0V以下)、高光效(100-110lm/W)、高穩(wěn)定性而逐漸被國(guó)內(nèi)大多數(shù)燈具廠家應(yīng)用于路燈照明中?，F(xiàn)以一客戶用倒裝芯片安裝的路燈為例對(duì)高壓鈉燈和led路燈進(jìn)行對(duì)比分析。港前大道在改造前采用400W(頂燈)+150W(腰燈)高壓鈉燈路燈，每桿日耗電量為6.6度，改造后采用180W(頂燈)+60W(腰燈)led路燈，每桿日耗電量為3.1度，道路照明質(zhì)量完全達(dá)到城市道路照明標(biāo)準(zhǔn)CJJ-45-2006的要求，節(jié)能53%。采用德國(guó)LM-1009道路專(zhuān)用窄視角亮度計(jì)，按道路照明亮度測(cè)量方法(測(cè)量?jī)x器位于距離起始被測(cè)點(diǎn)60米處，儀器高度1.2米，沿車(chē)道中心線測(cè)量?jī)蔁魲U間亮度最高和最低處，逐點(diǎn)測(cè)量)，改造前該路面最大照度為42Lx，最小照度為8Lx，平均照度30Lx，均勻度0.3;改造后該路面最大照度為23Lx，最小照度為12Lx，平均照度18Lx，均勻度0.75。

 

　　由于led光源的顯色性在70以上，亮度分布均勻，對(duì)目標(biāo)的辨別能力遠(yuǎn)好于顯色指數(shù)為23的高壓鈉燈，在道路照明的條件下(中間視覺(jué))，適當(dāng)降低白光LED的照度要求(降低1/3)，可以達(dá)到與高壓鈉燈同等的照明效果。此次在港前大道更換使用LED路燈后，路面總體均勻度、縱向均勻度、橫向均勻度均達(dá)到了0.70以上，取得很好的照明效果。

 

　　未來(lái)LED的芯片發(fā)展方向

 

　　目前高功率的LED路燈主要通過(guò)“多顆芯片金線串并聯(lián)”和“多顆LED通過(guò)PCB串并聯(lián)”的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。前者由于芯片之間需要進(jìn)行光電參數(shù)的匹配，且多顆金線串并聯(lián)封裝的工藝不可靠性和低封裝良率，一直未被廣泛使用。而后者則需要對(duì)多顆LED進(jìn)行嚴(yán)格的光電參數(shù)匹配，且光學(xué)設(shè)計(jì)困難。因此，“芯片級(jí)”模組化產(chǎn)品是未來(lái)LED芯片的一個(gè)重要發(fā)展方向。芯片級(jí)led模組，單顆芯片間通過(guò)基板內(nèi)的電路實(shí)現(xiàn)串并聯(lián)連接，解決傳統(tǒng)模組集成依靠金線進(jìn)行串并聯(lián)的問(wèn)題，大幅度提升產(chǎn)品良品率，極大地降低了整個(gè)封裝流程的生產(chǎn)成本，嚴(yán)格控制集成模組芯片的各芯片間的參數(shù)差異，保證模組芯片長(zhǎng)期使用的可靠性，同時(shí)模組芯片可以作為單元，進(jìn)行串并聯(lián)拼接，形成更大功率的模組。利用倒裝技術(shù)，可以在“芯片級(jí)”上實(shí)現(xiàn)不同尺寸、顏色、形狀、功率的多芯片集成，實(shí)現(xiàn)超大功率模組產(chǎn)品，這是任何其它的芯片技術(shù)不能達(dá)到的優(yōu)勢(shì)。